上世纪80年代以来，全球植被指数显著增大，包括中国在内，植被有明显“变绿”的趋势。然而，目前基于遥感数据对植被覆盖变化的研究还存在诸多争议。中国地域辽阔，气候特征多样，植被类型丰富，人类活动影响剧烈，植被变化的原因更加复杂，迫切需要对中国不同气候区植被与人类活动和气候因子的关系及差异进行对比分析，为应对气候变化、生态环境保护和实现区域可持续发展提供科学依据。
近日，中国科学院大气物理研究所马柱国研究员团队的李卓忆同学和韩云环博士分别发表了题为“中国不同干湿区植被变化及其与气候因子的关系研究”和“中国北方干旱半干旱区植被对气候变化和人类活动的响应”的论文。这两项研究分别以归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)和叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)为对象，分析了近几十年来中国地区植被变化的事实及成因。
结果表明，1982-2015年中国大部分区域NDVI呈显著的增加趋势。中国区域年降水量等值线(200、500和800 mm)与不同植被带分界线吻合，即气候过渡带对应着植被过渡带。区域平均NDVI在干旱区和半干旱区显著增加，在半湿润区和湿润区虽也呈现出增加趋势，但均不显著（图1）。气温对四个干湿区NDVI时间变化的解释率相差不大，均在 30%左右；降水的解释率略低于温度，其中对干旱区和半干旱区的解释率较大，分别为18%和20%，说明降水主要影响着北方地区植被的生长。
在中国北方干旱半干旱地区，自80年代以来LAI也呈显著增长趋势，其中生长季LAI(ALAI)显著增加的地区占植被覆盖区总面积约67%。ALAI与气温和降水的相关系数分别为0.58和0.31。然而，经过去趋势处理后，大部分地区ALAI与气温的相关性明显减弱，与降水的相关性仍维持在较高水平，表明气温和降水分别影响着北方地区植被的长期趋势和年际变化（图2）。此外，在季节尺度相关性的分析中还发现在新疆北部和内蒙古东部等地，植被 LAI 对气温和降水的响应存在明显的滞后效应。
植被生长受到气候变化和人类活动共同影响。为理解植被变化的主要驱动因子，文章通过残差趋势法分离了气候变化和人类活动对北方植被变化的相对贡献。结果发现在北方植被改善地区，气候因子的贡献率约为 59%，人类活动的贡献率约为 41%；而在植被退化地区，气候因子的贡献率约为-51%，人类活动贡献率约为-49%（图3）。以上研究说明，近几十年来我国植被已发生了显著变化，尤其在北方干旱半干旱地区，且该变化是气温、降水和人类活动多因素综合影响的结果。
以上研究得到国家自然科学基金项目(42130613、42075171、42175176、41275085和41530532)、河北省教育厅科技青年项目(QN2021055)和河北经贸大学科学研究与发展计划项目(2021QN03)的联合资助。
图1 (a) 1982-2015年NDVI变化趋势空间分布(黑色圆点表示通过95%的显著性检验) 和 (b)不同干湿区NDVI的时间序列(干旱区为右侧纵坐标轴)
图2 1982～2017年ALAI与(a)生长季平均气温和(b)生长季降水相关系数的空间分布，(c)、(d)同理(a)、(b)，但ALAI、气温和降水均先去除了长期趋势
图3 人类活动贡献率的空间分布图，黑色正三角表示残差斜率有显著趋势（置信度95%）
参考文献：
韩云环, 马柱国, 李明星, 张安凝知. 2022. 中国不同干湿区植被变化及其与气候因子的关系研究[J]. 大气科学. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.21258
李卓忆, 杨庆, 马柱国, 陈亮, 张立祯. 2022. 中国北方干旱半干旱区植被对气候变化和人类活动的响应[J]. 大气科学. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22048
